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《制造质量检验技术》实验指导书孙长敬中国计量学院质量与安全工程学院二○○八年九月学生实验守则1、学生必须在规定时间内参加实验，不得迟到、早退。

2、学生进入实验室后，不准随地吐痰、抽烟和乱抛杂物，保持室内清洁和安静。

3、实验前应认真阅读实验指导书，复习有关理论并接受教师提问检查，一切准备工作就绪后，须经指导教师同意后方可动用仪器设备进行实验。

4、实验中，认真执行操作规程，注意人身和设备安全。

学生要以科学的态度进行实验，细心观察实验现象、认真记录各种实验数据，不得马虎从事，不得抄袭他人实验数据。

5、如仪器发生故障，应立即报告教师进行处理，不得自行拆修。

不得动用和触摸与本次实验无关的仪器与设备。

6、凡损坏仪器设备、器皿、工具者，应主动说明原因，书写损坏情况报告，根据具体情节进行处理。

7、实验完毕后，将计量器具和被测工件整理好，认真填写实验报告（包括数据记录、分析与处理，以及绘制必要的图形）。

目录第一部分 角度综合检测 (1)实验 1 角度综合检测 (1)第二部分 表面粗糙度综合检测 (5)实验2-1 光切法检测表面粗糙度 (5)实验2-2 触针法检测表面粗糙度 (10)实验2-3 干涉法检测表面粗糙度 (13)第三部分 螺纹检测 (17)实验3 三针法检测螺纹中径 (17)第四部分 齿轮检测 (21)实验4-1 齿轮齿距偏差及齿距累积误差测量一 (21)实验4-2齿轮齿距偏差及齿距累积误差测量二 (27)实验4-3 齿轮齿厚偏差测量 (33)实验1 角度综合测量一、 实验目的1．熟悉并加深理解角度的各种测量原理及方法；2．掌握用万能角度尺、小型工具显微镜测量角度的方法。

二、 预习要求1、预习并理解角度的测量原理；2、预习万能角度尺、小型工具显微镜的结构、测量原理及使用注意事项。

三、 实验内容利用万能角度尺、小型工具显微镜进行角度的综合测量。

四、 使用仪器及量具：1．万能角度尺；2．小型工具显微镜。

五、 仪器说明1. 万能角度尺万能角度尺是用来测量精密零件内外角度或进行角度划线的角度量具，其读数机构（如图1所示）是由刻有基本角度刻线的尺座1，和固定在扇形板6上的游标3组成。

扇形板可在尺座上回转移动（有制动器5），形成了和游标卡尺相似的游标读数机构。

万能角度尺的读数方法，和游标卡尺相同，先读出游标零线前的角度是几度，再从游标上读出角度“分”的数值，两者相加就是被测零件的角度数值。

用万能角度尺测量零件角度时，应使基尺与零件角度的母线方向一致，且零件应与量角尺的两个测量面的全长上接触良好，以免产生测量误差。

图1 万能角度尺结构图在万能角度尺上，基尺4是固定在尺座上的，角尺2是用卡块7固定在扇形板上，可移动尺8是用卡块固定在角尺上。

若把角尺2拆下，也可把直尺8固定在扇形板上。

由于角尺2和直尺8可以移动和拆换，使万能角度尺可以测量0º～320º的任何角度（如图2所示）。

由图2可见，角尺和直尺全装上时，可测量0º～50的外角度 ，仅装上直尺时，可测量50º～140º的角度，仅装上角尺时，可测量140º～230’的角度，把角尺和直尺全拆下时，可测量230º～320º的角度(即可测量40º～130º的内角度)。

万能量角尺的尺座上，基本角度的刻线只有0～90º,如果测量的零件角度大于90º，则在读数时，应加上一个基数（90º；180º；270º；）。

当零件角度为：>90º～180º，被测角度=90º+量角尺读数，>180º～270º，被测角度=180º+量角尺读数，>270º～320º被测角度=270º+量角尺读数。

图2 万能量角尺的应用2. 小型工具显微镜小型工具显微镜是以影像法为测量基础，是精密光学计量仪器之一。

其主要由物镜、目镜、XY坐标工作台、角度盘、反射照明器、透射照明器、电源等部分组成（如图3所示）。

仪器结构紧凑，操作方便，特别适用于精密机械与工具制造工业中长度和角度的精密测量。

利用小型工具显微镜测量螺纹各参数主要用到其XY坐标工作台和角度目镜。

其角度目镜的外形及结构原理如图4所示。

目镜中央有一玻璃园盘，上面刻有一组细刻线（即米字线分划板），园盘周围刻有360条等分刻线，刻度值为1°，可从角度目镜中看到2～3条刻线的放大像，转动手轮可使度盘旋转，转过的角度值可从测角读数目镜读出。

图3 XGJ-1小型工具显微镜具体的测量操作如下：（1） 选择合适的照明方式（透射、反射或透射+反射）；（2） 进行工件的定位，保证工件的测量方向与工作台的移动方向一致；（3） 工件成像的调节先调节目镜屈光度调节环，使目镜里的米字线清晰，然后调节物镜焦距，松开锁紧螺丝，转动手轮进行调焦，使目镜中的影像完全清晰为止；（4） 角度测量旋转角度盘和移动工作台，使十字线的同一边先后对准工件的两个棱边，并从角度盘上读取两个角度值。

两值的差即为所测角度的值（如图5所示）。

图4 角度目镜的外形及结构原理图5 角度度测量原理六、 实验步骤1. 用万能角度规测量（1）根据被测角度的估计值进行万能角度尺结构的配置（如图2所示）；（2）使被测角度块的一边与角度尺的一个测量边紧密接触，转动尺座1使角度尺的另一测量边与角度块的另一边紧密接触；（3）通过读取尺座1上两次的值，便可得到被测角度的值；（4）可重复三次测量，并取平均值为最终结果。

（5）清理仪器和被测工件，并进行防护处理。

2. 用万工显测量（1）将被测角度块平放在仪器平台上，旋转角度盘2，并通过手轮调节被测件在视场中的位置，使目镜中的A—A虚线与被测角度的一侧重合（如图5所示），记下此时的角度盘的示值；（2）再旋转角度盘2，并调节横向及纵向位置，使角度块的另一条边与目镜中的A—A虚线重合，记录角度盘的示值。

两次示值的差即为被测角度块的角度值。

（3）清理仪器和被测工件，并进行防护处理。

七、 注意事项1、测量前应仔细学习实验指导书，熟悉相关量仪的结构原理和使用方法，严格按操作步骤细心操作；2、测量前应将量仪测量部位及被测件表面擦拭干净。

八、 思考题1．利用万能角度尺测量角度时，影响测量精度的因素有哪些？2．利用小型万工显测量角度时，还有没有其它瞄准方法？角度综合测量实验报告姓名：班级：日期：实验室名称：产品质量检测与控制实验室地点：仰中505测量仪器名称：万能角度规、万能工具显微镜1、使用万能角度规测量的结果：2、使用万能工具显微镜测量目镜测角器显示的角度值角度值 平均值 测量次数角度的第1条边 角度的第2条边12345实验2-1 光切显微镜测量表面粗糙度一、 实验目的1. 了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法；2. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度Rz 的理解。

二、 预习要求1、预习并理解表面粗糙度定义及其测量方法；2、预习光切显微镜的结构、测量原理及使用注意事项。

三、 实验内容用光切显微镜测量表面粗糙度的Rz 值。

四、 测量原理及量仪介绍参见图1，轮廓最大高度Rz 是指在一个取样长度lr 范围内，最大轮廓峰高Rp 与最大轮廓谷深Rv 之和（即轮廓最大高度），即Rz = Rp + Rv图1轮廓最大高度Rz 的计算 图2光切显微镜的外形图光切显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，光切显微镜的外形如图2所示。

它由底座1、工作台2、观察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等几部分组成。

光切显微镜能测量1~80μm 的粗糙度，用参数Rz 来评定。

光切显微镜测量表面粗糙度的原理如图3所示。

被测表面为P 1、P 2阶梯表面，当一平行光束从450方向投射到阶梯表面上时，就被折成S 1和S 2两段。

从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S 1和S 2两段光带的放大象1S ′和2S ′。

同样，S 1和S 2之间距离h 也被放大为1S ′和2S ′之间的距离1h ′。

通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h 。

图4为光切显微镜的光学系统图。

由光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3、物镜4以450方向投射到被测工件表面上。

调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图5 b ）。

光带边缘即工件表面上被照亮了的h 1的放大轮廓象为h 1′，测量亮带边缘的宽度h 1′，可求出被测表面的不平度高度h ：h ＝'1h cos450/N式中，N ——物镜实际放大倍数。

为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图5a ）和被测量光带边缘宽度'1h 成450斜角（图5b ），故目镜测微器刻度套筒上读数值"1h 与不平度高度'1h 的关系为：'1h ＝"1h cos450图3 光切显微镜测量原理 图4 光切显微镜的光学系统图故目镜测微器刻度套筒上读数值"1h 与被测表面实际不平度高度h 的关系为：h ＝Nh N h 245cos 1021″=″＝E "1h 式中，E ——刻度套筒的分度值（或称为换算系数），N21＝E ，它与投射角α、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。

（a ）(b)图 5 光切显微镜的调节五、 测量步骤1. 根据被测工件表面粗糙度的要求，按表1选择合适的物镜组，分别安装在投射光管和观察光管的下端；2. 接通电源；3. 擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂直。

当测量圆柱形工件时，应将工件置于V 型块上；4. 粗调：参看图2，用手托住支臂7，松开锁紧螺钉9，缓慢旋转支臂调节螺母10，使支臂7上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和表面轮廓不平度的影象（图5b ）。

然后，将螺钉9固紧。

要注意防止物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组；5. 微调：缓慢而往复转动调节手轮6，调焦环12和调节螺钉13，使目镜中光带最狭窄，轮廓影象最清晰并位于视场的中央；6. 松开螺钉5，转动目镜测微器4，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心线大致平行（用此线代替平行于轮廓中线的直线），然后将螺钉5固紧。

此时目镜中分划板的运动方向与狭缝像成45°；7. 根据被测表面的粗糙度级别，按国家标准GB/T 1031—1995的规定选取取样长度和评定长度（见表2）；8. 旋转目镜测微器，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓清晰一边的最高点（即峰）相切（如图5b 实线所示），记录分划板和测微鼓轮上的读数，再旋转测微鼓轮使十字线的水平线与光带轮廓清晰一边的最低点相切（如图5b 虚线所示），并再次记录分划板和测微鼓轮上的读数。